[发明专利]一种低温球墨铸铁及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种低温球墨铸铁及其制备方法和应用，低温球墨铸铁包括以下质量百分比的元素：C 3.6‑3.85%、Si 1.8‑2.3%、Mn 0.1‑0.2%、Mg 0.03‑0.05%、P≤0.02%、S≤0.02%、Ti≤0.02%，余量为Fe。制备方法包括：a、将生铁、废钢、回炉料、增碳剂、碳化硅、硅混合熔炼，熔炼温度为1500‑1550℃，得铁液，静置，除渣，待铁液温度降至1480±10℃；b、包内加入一次孕育剂，加入球化剂，加入覆盖剂，夯实，之后，倒入铁液；除渣；倒包二次孕育，加入二次孕育剂；除渣；浇注得铸件，浇注时，随流加入三次孕育剂。本发明的低温球墨铸铁‑20℃下仍然具有优异的低温性能，适于风电设备零件等高寒地区设备零件加工。

技术领域

本发明涉及球墨铸铁的技术领域，特别涉及一种低温球墨铸铁及其制备方法和应用。

背景技术

球墨铸铁具有优良的力学性能、加工性能、耐磨性能、吸震性能，且制造成本低，已发展为仅次于灰铸铁的铸铁材料，不仅被广泛使用，而且不断替代铸钢材料用于制造高要求的结构件。

普通的球墨铸铁的耐低温性不够，随着铸件使用温度的下降，球墨铸铁逐渐发生由韧性向脆性转变，尤其在脆性转变温度以下，冲击值急剧下降，不能满足低温及高强度下的使用要求，使得普通的球墨铸铁在应用于低温下承受动载荷的工件方面受到极大的制约，所以，进一步开发低温球墨铸铁显得尤为重要。

发明内容

针对现有技术不足，本发明的目的一在于：提供一种低温球墨铸铁，-20℃下仍然具有优异的低温性能。

一种低温球墨铸铁，包括以下质量百分比的元素：C 3.6-3.85％、Si 1.8-2.2％、Mn 0.1-0.2％、Mg 0.03-0.05％、P≤0.02％、S≤0.02％、Ti≤0.02％，余量为Fe。

通过采用上述方案，C是强化石墨形成的元素，碳和硅对铸件性能影响很大，本发明中，限定C的质量百分含量，使得球磨铸铁具有适宜的碳当量，铁液的流动性好，充型能力强，具有良好的铸造工艺。而且，还能充分利用石墨化膨胀的自补缩作用。

Si是球墨铸铁中控制石墨化和铁素体数量的重要元素，在强化铁素体基体的同时还会使球墨铸铁的低温冲击韧度降低。实验过程中发现，针对本发明的低温球墨铸铁，当球墨铸铁中Si的质量百分含量由2.35％提高到2.8％时，其脆性转变温度由-56℃提高到-20℃。当球墨铸铁中Si的质量百分含量3.2％时，球墨铸铁的低温脆性转变温度将高于室温，会显著降低球墨铸铁的断裂韧性。因此，针对本发明的低温球墨铸铁，将Si的质量百分含量严格控制在1.8-2.3％，以获得高性能的低温球墨铸铁。

Mn稳定且能够细化珠光体，提高强度、硬度，但降低塑性、韧性，显著提高脆性转变温度。实验过程中发现，针对本发明的低温球墨铸铁，锰的质量百分含量每增加0.1％，铁素体球墨铸铁的脆性转变温度提高10-12％，因此，本发明将Mn的质量百分含量控制在0.03-0.05％，同样有利于获得高性能的低温球墨铸铁。Mg能够保证球化率，但要注意残留高容易影响冲击性能。

P是有害元素，易在共晶团边界偏析，生成磷共晶，强烈降低球墨铸铁的低温韧性。磷的质量百分含量每增加0.01％，脆性转变温度上升4-4.5℃，磷的质量百分含量由0.08％增加到0.1-0.12％时，球墨铸铁的-40℃时的冲击韧度下降50％以上，P的质量百分含量＞0.2％时，易产生冷裂。综合考虑本发明的低温球墨铸铁，本发明将P的质量百分含量控制在≤0.02％。同样的，Ti也存在增加铸件脆性、降低强度的不良影响。控制P和Ti的含量，有利于提高铸件性能。

S是球墨铸铁中极有害的元素，控制S的质量百分含量是稳定球墨铸铁的球化率、提高铸件球化质量的关键。一般来讲，S的质量百分含量越低越好。综合考虑本发明的低温球墨铸铁，本发明的球墨铸铁中，将S的质量百分含量控制在≤0.02％。